[发明专利]一种控制二维纳米黑磷降解的方法

说明书

本方法公开了一种通过控制温度、氧含量来协同控制水相二维纳米黑磷分散液稳定性的方法，以二维纳米黑磷分散液的降解过程为控制对象，以温度和氧含量为变量，通过控制温度、氧含量可以有效地加速或缓解二维纳米黑磷的降解。这一方法，解决了二维纳米黑磷在环境中的降解过程不易受到控制的问题，以及控制降解过程中操作复杂等问题。本发明的控制二维纳米黑磷降解的方法操作简单，控制灵敏度高，不改变黑磷分散液体系组成，环境友好，应用领域广泛，实用价值高。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种控制二维纳米黑磷降解的方法。

背景技术

黑磷是一种单元素的二维层状材料，类似于石墨，原子层间通过范德华力相互作用堆叠在一起。在单层内，每个磷原子与3个相邻的磷原子以共价键的形式结合，形成一个褶皱的蜂窝结构。由于具有独特的晶体结构和能带结构，黑磷表现出高的载流子迁移率、良好的光学及光电子性能、高强的机械性能等。相较于块状黑磷，二维纳米黑磷具有更小的体积、更高的光热转化效率、光电转化效率、更大的比表面积，这使得二维纳米黑磷比块状黑磷具有更高的物理和化学性质。

二维纳米黑磷在氧气、光照、盐类、pH值等外界环境因素的影响下会加速或减缓降解。二维纳米黑磷在太阳能电池、储能、传感器等领域应用时，需要抑制甚至消除其降解，在生物医药等领域应用时，需要适时稳定化二维纳米黑磷或加速二维纳米黑磷降解。对于二维纳米黑磷的降解控制，涉及到表面修饰、pH值调节、光照控制等方面，对于温度和氧含量对二维纳米材料的协同降解控制，还未有相关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种通过控制温度、氧含量来协同控制二维纳米黑磷降解的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种控制二维纳米黑磷降解的方法，通过控制温度和/或氧含量，控制二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解速率。

具体为：

(1)黑磷粉末分散于无氧水中，对其进行液相超声波剥离、离心处理后，得到均匀、稳定的二维纳米黑磷分散液；

(2)将上述分散液通过温度和/或含氧量协同控制二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解快或慢。

所述的离心处理为，4000r/min离心30min，得到上清液。

所述的二维纳米黑磷分散液，其二维纳米黑磷形状为直径小于0.55μm，厚度集中在10nm以下的薄片。

所述含氧量控制在每隔两天向分散液中通入2mlO₂，进而可加速使二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解速率；含氧量控制在0mlO₂，进而可减缓二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解速率。

所述含氧量控制在每隔两天向分散液中通入2mlO₂、温度在37℃，进而可协同加速二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解速率；含氧量控制在每隔两天向分散液中通入0mlO₂、温度在25℃，进而可协同减缓二维纳米黑磷分散液中二维纳米黑磷的降解速率。

原理：本发明利用二维纳米黑磷水相分散液在通入氧气条件下，由于黑磷对氧气和水都非常敏感，黑磷会被逐渐氧化为可溶性磷酸盐离子。在这个过程中，除了光照、pH、氧气含量等影响因素外，温度也是控制降解过程的重要因素。

本发明具有如下优点：

本发明的二维纳米黑磷分散液降解过程的温度和氧含量控制方法操作简单，控制灵敏度高，不改变黑磷分散液体系组成，环境友好，应用领域广泛，实用价值高。具体为：

1.解决了二维纳米黑磷在环境中的降解过程不易受到控制的问题，

2.在控制降解过程中无需酸或碱类物质。